Проектирование кондиционирования воздуха

Таблица 4.1

Габаритные  размеры функциональных блоков кондиционера КЦКП-20:

 

Ширина, мм		1900
Высота, мм		2000
Длина, мм	Блок вентилятора	2050
	Смесительный  блок с 2 клапанами	665
	Фильтр  карманный	590
	Блок воздухонагревателя	320
	Блок воздухоохладителя	700
	Блок –камера  орошения	1600
	Промежуточная  камера	665

 

4.2 Смесительный блок

 

Служит для  организации поступления наружного  воздуха и его смешения с рециркуляционным воздухом в приточном агрегате. Оснащается воздушными клапанами с электропроприводом. В смесительной секции к панелям корпуса блока крепятся два клапана. Вертикальный на торцевой стенке используется для прохода наружного воздуха; верхний горизонтальный – для подачи рециркуляционного воздуха.

Аэродинамическое сопротивление  смесительного блока:

,

где     b    – коэффициент, принимаемый для смесительной секции  b=3,1;

          – площадь фронтального сечения, м² (приложение 2 [7].

 

 

4.3 Блок с фильтром

 

При проектировании системы СКВ  предусматриваем очистку наружного  воздуха от механических примесей. Кондиционер комплектуем фильтром карманного типа грубой очистки  G4. Фильтр размещаем за смесительной секцией.

 

Таблица 4.2

Эффективность очистки и сопротивление  фильтра

 

Класс очистки	Эффективность очистки повесу, %	Начальное сопротивление, Па	Рекомендуемое конечное сопротивление, Па	Скорость фильтрации, м/с
G4	92	42	250	1,5

 

 

 

 

10

 

4.4 Блок воздухонагревателя

 

Предназначен для нагревания воздуха  в секциях первого и второго  подогрева и представляет собой  многорядный пучок медных труб, оребрённых гофрированными пластинами из алюминиевой  фольги и заключённых в каркас из оцинкованной стали. Рассматриваем водяной воздухонагреватель без обводного канала. Подвод теплоносителя (воды) осуществляется к нижнему патрубку теплообменника.

В качестве исходных данных для расчета  принимаем:

G_В = 24003 кг/ч = 6,67 кг/с;

КЦКП – 20

Температура обрабатываемого воздуха:

• для ХПГ:      ВН I ст.   –   t_Н = -32⁰С;    t_К = -9⁰C

 ВН II ст.  –   t_Н = 1⁰С;       t_К = 14⁰C

• для ТПГ:       ВН II ст.  –   t_Н = 13⁰С;     t_К = 17⁰C

Расчетные параметры  теплоносителя (вода):

• для ХПГ:      ВН Iст.    –   110/70 °С

                                  ВН IIст.  –    70/50 °С

• для ТПГ        ВН IIст.  –    70/50 °С.

 

Расчёт I ступени подогревателя.

1. Определяем действительную массовую скорость воздуха:

2. Находим тепловую мощность воздухонагревателя:

3. Вычисляем массовый расход теплоносителя:

где – температуры теплоносителя на входе и на выходе из воздухонагревателя, ;

         – массовая теплоёмкость воды, .

4. Зададимся скоростью движения теплоносителя в трубках w = 0,5 м/с, а также числом рядов трубок  1  и шагом   пластин    2,5мм.   По таблице 4.3 [7]  определяем   коэффициент А = 21,68, учитывающий конструктивные характеристики теплообменника. По заданным величинам находим коэффициент теплопередачи:

5. Вычисляем необходимую площадь поверхности теплообмена:

где     - средняя температура теплоносителя,

6. По приложению 3 [7] принимаем воздухонагреватель с ближайшей большей поверхностью теплообмена .

• Количество рядов – 2
• Шаг между пластинами – 4 мм
• Коэффициент А – 21,68
• Коэффициент Б – 3,035
• Степень т – 1,72

7. Находим величину избыточного теплового потока:

 

11

8. Определяем аэродинамическое сопротивление воздухонагревателя:

9. Находим гидравлическое сопротивление воздухонагревателя.

 

 

Расчёт II ступени подогревателя для ХПГ.

1. Определяем действительную массовую скорость воздуха:

2. Находим тепловую мощность воздухонагревателя:

3. Вычисляем массовый расход теплоносителя:

4. Зададимся скоростью движения теплоносителя в трубках w = 0,7 м/с, а также числом рядов трубок  1  и шагом   пластин    1,8 мм.   По таблице 4.3 [7]  определяем   коэффициент А = 20,94, учитывающий конструктивные характеристики теплообменника. По заданным величинам находим коэффициент теплопередачи:

5. Вычисляем необходимую площадь поверхности теплообмена:

где     - средняя температура теплоносителя,

6. По приложению 3 [7] принимаем воздухонагреватель с ближайшей большей поверхностью теплообмена  .

• Количество рядов – 1
• Шаг между пластинами – 1,8 мм
• Коэффициент А – 20,94
• Коэффициент Б – 2,104
• Степень т – 1,64

7. Находим величину избыточного теплового потока:

8. Определяем аэродинамическое сопротивление воздухонагревателя:

9. Находим гидравлическое сопротивление воздухонагревателя.

 

Расчёт II ступени подогревателя для ТПГ.

1. Определяем действительную массовую скорость воздуха:

2. Находим тепловую мощность воздухонагревателя:

3. Вычисляем массовый расход теплоносителя:

4. Для ХПГ принят воздухонагреватель с поверхностью теплообмена  .

• Скорость движения теплоносителя в трубках w = 0,7 м/с
• Количество рядов – 1
• Шаг между пластинами – 1,8 мм                                                                                    12
• Коэффициент А – 20,94
• Коэффициент Б – 2,104
• Степень т – 1,64
• Коэффициент теплопередачи К = 30,95 Вт/(м²·°С)

5. Вычисляем необходимую площадь поверхности теплообмена:

6. Находим величину избыточного теплового потока:

7. Определяем аэродинамическое сопротивление воздухонагревателя:

8. Находим гидравлическое сопротивление воздухонагревателя.

 

 

4.5  Блок воздухоохладителя

 

Предназначен для охлаждения (осушения) воздуха в пластинчатых медно-алюминиевых  теплообменниках, конструкция которых  аналогична воздухонагревателям. Оснащаются поддоном, сепаратором-каплеуловителем и сифоном.

В качестве исходных данных для расчета  принимаем:

G_В = 24003 кг/ч = 6,67 кг/с;

КЦКП – 20

Температуры  и энтальпии обрабатываемого  воздуха для ТПГ:

•    t_Н = 26,5⁰С;    I_H = 56 кДж/кг;
•    t_К = 13⁰C;       I_K = 35 кДж/кг.

 

1. На I-d  диаграмме строим процесс обработки воздуха в ПВО. Находим точки Н и К, соответствующие начальному и конечному состоянию воздуха, и через них проводим прямую НК до пересечения с кривой в точке f, которая характеризует среднюю температуру наружной поверхности теплообменника . Полученное значение должно не менее чем на 3-6 больше температуры источника холода .
2. Далее в I-d  диаграмме строим эквивалентный по расходу холода условно сухой режим охлаждения. На линии в месте пересечения с линиями и находим значения начальной и конечной температуры воздуха для условно сухого режима охлаждения Н’К’.
3. Определяем массовую скорость воздуха во фронтальном сечении ПВО:

4. Зададимся скоростью движения холодоносителя в трубках хода  . а также числом рядов трубок  4  и шагом   пластин    2,5мм.   По таблице 4.3 [7]  определяем   коэффициент А = 20,94. По заданным величинам находим коэффициент теплопередачи:

5. Определяем показатель теплотехнической эффективности процесса охлаждения.

где       – температура холодоносителя (воды) на входе в ПВО, . Стандартной считается температура

6. Вычисляем массовый расход холодоносителя через теплообменник:

где    – разность температур холодоносителя в ПВО. Принимается равной

13

Рис. 4.1.  I-d диаграмма процесса сухого охлаждения

в поверхностном  вохдухоохладителе

14

7. Определяем значение показателя отношения теплоёмкости потоков воздуха и охлаждающей воды:

8. Из графика (рис. 4.3 [7])  по известным    находим значение показателя числа единиц переноса тепла
9. Вычисляем требуемую поверхность теплообмена ПВО:

9. По Приложению 3  [7] принимаем воздухоохладитель с ближайшей большей поверхностью теплообмена  .

• Количество рядов – 6
• Шаг между пластинами – 2 мм
• Коэффициент А – 20,94
• Коэффициент Б – 7,962
• Степень т – 1,59

Запас поверхности нагрева составляет:

10. Для принятого ПВО вычисляем аэродинамическое сопротивление:

где       – шаг между пластинами, мм;

  – число рядов трубок.

11. Находим гидравлическое сопротивление при прохождении воды по трубкам ПВО:

                                                            

 

 

4.6 Блок камера форсуночного орашения

 

Предназначена для испарительного охлаждения и увлажнения воздуха  в изоэнтальпийном режиме. Комплектуется  пластиковыми форсунками, пластинами воздухораспределения и каплеуловителем.

В качестве исходных данных для расчета принимаем:

G_В = 24003 кг/ч = 6,67 кг/с;

КЦКП – 20

• для ХПГ:       t_Н = 4⁰С;      t_К = 1⁰C
• для ТПГ увлажнение воздуха не требуется, т.к. влагосодержание смеси приточного и рециркуляционного воздуха больше влагосодержания приточного воздуха (п.п. 3.1).

                 

Расчет для ХПГ;